Dévoilement de l’exactitude des prévisions de tsunami
Les habitants des villes côtières du Chili se souviennent des tremblements de terre catastrophiques qui ont frappé leur pays en 1960 et 2010, pas toujours pour les tremblements de terre eux-mêmes mais pour les tsunamis qui ont suivi.
Ceux qui ont survécu au séisme de magnitude 9,5 de 1960 ont parlé aux enquêteurs de l’homme de Maullin, au Chili, qui, après la première vague du tsunami, s’est précipité dans son entrepôt à quai pour récupérer ses biens au moment où la deuxième vague a frappé. La deuxième vague a balayé l’entrepôt vers la mer et l’homme n’a jamais été revu. De même, les vagues qui suivaient la première, connues sous le nom de vagues de fuite, ont mis en danger la vie des efforts de sauvetage post-tsunami en 2010.
En 2010, la société disposait d’une meilleure technologie d’alerte aux tsunamis qu’en 1960, mais des faiblesses existaient encore. De nouvelles recherches menées par des géophysiciens de la Scripps Institution of Oceanography de l’Université de San Diego révèlent les forces et les lacunes des systèmes d’alerte rapide aux tsunamis tels qu’ils ont été expérimentés lors de l’épisode de 2010. L’étude est représentative d’une grande partie de la recherche scientifique en ce sens qu’elle ne crée pas de nouveaux outils de prédiction mais contribue à évaluer la fiabilité des méthodes existantes. Les scientifiques espèrent que les travaux pourront améliorer les prévisions des vagues de tsunami qui suivent.
Ignacio Sepulveda Oyarzun, chercheur postdoctoral à Scripps Oceanography qui a lui-même survécu au séisme de 2010 au Chili, et ses collègues ont trouvé une faiblesse basée sur des estimations inexactes de la bathymétrie, qui est la topographie ou la profondeur du fond marin. Cette inexactitude n’a pas tellement d’importance lorsqu’une vague de tsunami initiale ou de premier plan frappe en raison de sa taille, mais les vagues de fuite ont des longueurs d’onde suffisamment courtes pour qu’elles soient considérablement plus influencées par la forme du fond marin sur lequel elles se déplacent sur leur chemin vers les côtes. Selon les auteurs de l’étude, les prévisions d’ondes de fuite sont gravement affectées par les erreurs de bathymétrie, avec des incertitudes d’amplitude d’onde jusqu’à 35%.
Sepulveda a déclaré qu’il y avait de bonnes nouvelles dans ce travail en ce sens qu’il valide l’exactitude des principales alertes aux vagues de tsunami, mais fournit également la mise en garde selon laquelle les gens doivent rester à l’écart des zones côtières pendant plusieurs heures après la vague initiale en raison de l’imprévisibilité de ce qui se passe ensuite.
“Nous nous interrogeons depuis longtemps sur l’impact des erreurs de bathymétrie sur les modèles de tsunami, car les données de bathymétrie sont une entrée essentielle des modèles”, a déclaré Sepulveda. “Avec cette nouvelle étude, nous sommes désormais en mesure de répondre à des questions précieuses sur la fiabilité des alertes au tsunami et des évaluations des risques.”
Les meilleures suppositions de la science sur l’emplacement des éléments du fond marin tels que les monts sous-marins, les canyons ou les récifs et leurs dimensions proviennent des sondages, qui sont des mesures physiques de la distance entre la surface et le fond de l’océan à un endroit donné. Les sondages sont effectués par des navires, mais le processus est coûteux. En partie à cause du prix élevé, seulement environ 11% de la bathymétrie océanique a été mesurée de cette manière.
Les estimations de ce à quoi ressemblent les 89% restants du fond marin sont dérivées de mesures altimétriques effectuées par des satellites de la hauteur de la surface de l’océan. Les satellites déduisent quelle est l’attraction gravitationnelle en un point donné; plus la gravité est grande, plus les monts sous-marins doivent être élevés.
Cette méthode a été utilisée au fil des ans par des chercheurs de Scripps Oceanography qui fournissent des données océaniques à Google Maps, entre autres utilisateurs, pour remplir les blancs. Les données de bathymétrie alimentent ce que les scientifiques appellent des modèles numériques, ou des simulations qui s’appuient également sur les mathématiques et les hypothèses “pour estimer le comportement probable du tsunami. Des erreurs dans les données altimétriques peuvent entraîner des estimations d’altitude dérivées par satellite de plusieurs centaines de mètres.
“Alors que les altimètres satellites offrent cette perspective globale sur la profondeur du fond marin, ils n’ont pas la précision et la résolution obtenues par les échosondeurs multifaisceaux à bord de grands navires de recherche tels que Sally Ride”, a déclaré David Sandwell, géophysicien océanographe de Scripps.
L’équipe de Sepulveda a créé un nouveau modèle en analysant les données bathymétriques collectées à plusieurs endroits dans le monde et en calculant la distance entre ces données et la réalité. Le modèle qu’ils ont créé génère ensuite une estimation de marge d’erreur qui peut être utilisée pour éclairer une gamme d’autres modèles océanographiques, y compris les modèles de propagation des tsunamis.
Ils ont utilisé le modèle pour examiner les tsunamis passés et ont constaté que l’onde de tête avait généralement une longueur d’onde si grande que toute erreur de bathymétrie ne l’affectait guère. Les ondes de fuite, qui arrivent quelques minutes ou quelques heures plus tard, ont des longueurs d’onde plus courtes, ce qui les place à une échelle plus comparable à la taille des erreurs de bathymétrie. Ces caractéristiques bathymétriques peuvent amplifier ou atténuer les ondes d’une myriade de façons, tout comme leur interaction avec les vagues déferlantes normales.
Au Chili, de nombreuses villes côtières sont construites autour de baies, qui offrent une protection naturelle contre les tempêtes la plupart du temps. Mais lorsque les vagues de tsunami qui suivent frappent, ces mêmes caractéristiques géographiques peuvent concentrer l’énergie des vagues, créant des vagues plus grandes que les premières et plus localisées. Ce fut le cas en 2010, où les habitants du village de pêcheurs de Dichato, au Chili, ont rappelé que c’était la troisième vague de tsunami qui a balayé la ville, plusieurs heures après le séisme de 3h30.
“L’étude systématique comparant des relevés détaillés de la bathymétrie par faisceau de mer et de la bathymétrie dérivée par satellite met en évidence les différences qui peuvent avoir un impact important sur l’atténuation des dangers des vagues secondaires et de fuite des tsunamis”, a déclaré Jennifer Haase, co-auteur de l’étude, géophysicienne à Scripps Oceanography. “Cela peut également être utile pour de nombreuses autres façons d’utiliser la bathymétrie dérivée par satellite, par exemple pour comprendre les courants océaniques.”
L’étude paraît dans le Journal of Geophysical Research Solid Earth. La Bourse John Miles et la Fondation Cecil et Ida Green ont soutenu les recherches de Sepulveda. Outre Sepulveda et Haase, les co-auteurs de l’étude comprennent Brook Tozer de Scripps Oceanography, Mircea Grigoriu de l’Université Cornell et Philip Liu, associé à l’Université nationale de Singapour, à Cornell et à l’Université Centrale nationale de Taiwan. Un soutien supplémentaire est venu du Bureau de la recherche navale, de la National Science Foundation et de la National Research Foundation à Singapour.
